Graviti adalah kekuatan asas yang cukup hebat. Sekiranya bukan kerana Bumi selesa 1 g, yang menyebabkan objek jatuh ke Bumi dengan kecepatan 9,8 m / s², kita semua melayang ke angkasa. Dan tanpanya, kita semua spesies darat perlahan-lahan akan layu dan mati ketika otot kita merosot, tulang kita menjadi rapuh dan lemah, dan organ kita berhenti berfungsi dengan baik.
Oleh itu, seseorang boleh mengatakan tanpa keterlaluan bahawa graviti bukan sahaja merupakan fakta kehidupan di Bumi, tetapi merupakan prasyarat untuk itu. Namun, kerana manusia kelihatan berniat untuk turun dari batu ini - melepaskan diri dari "ikatan Bumi yang bermuka masam", sebagaimana adanya - memahami graviti Bumi dan apa yang diperlukan untuk melarikan diri itu perlu. Oleh itu, seberapa kuat graviti Bumi?
Definisi:
Untuk memecahkannya, graviti adalah fenomena semula jadi di mana semua benda yang mempunyai jisim dibawa ke satu sama lain - iaitu asteroid, planet, bintang, galaksi, gugus super, dan lain-lain. Semakin banyak jisim suatu objek, semakin banyak graviti yang akan diberikan pada objek di sekelilingnya. Daya graviti objek juga bergantung pada jarak - iaitu jumlah yang diberikan pada objek menurun dengan peningkatan jarak.
Graviti juga merupakan salah satu daripada empat kekuatan asas yang mengatur semua interaksi di alam (bersama dengan kekuatan nuklear yang lemah, kekuatan nuklear yang kuat, dan elektromagnetisme). Dari daya ini, graviti adalah yang paling lemah, kira-kira 1038 kali lebih lemah daripada kekuatan nuklear yang kuat, 1036 kali lebih lemah daripada daya elektromagnetik dan 1029 kali lebih lemah daripada kekuatan nuklear yang lemah.
Akibatnya, graviti mempunyai pengaruh yang dapat diabaikan terhadap jirim pada skala terkecil (iaitu zarah subatom). Walau bagaimanapun, pada tahap makroskopik - planet, bintang, galaksi, dan lain-lain - graviti adalah daya dominan yang mempengaruhi interaksi jirim. Ini menyebabkan pembentukan, bentuk dan lintasan badan astronomi, dan mengatur perilaku astronomi. Ini juga memainkan peranan utama dalam evolusi Alam Semesta awal.
Ia bertanggungjawab untuk mengumpulkan bahan untuk membentuk awan gas yang mengalami keruntuhan graviti, membentuk bintang pertama - yang kemudian ditarik bersama untuk membentuk galaksi pertama. Dan dalam sistem bintang individu, ia menyebabkan debu dan gas bergabung untuk membentuk planet. Ini juga mengatur orbit planet di sekitar bintang, bulan di sekitar planet, putaran bintang di sekitar pusat galaksi mereka, dan penggabungan galaksi.
Graviti dan Relativiti Sejagat:
Oleh kerana tenaga dan jisim adalah setara, semua bentuk tenaga, termasuk cahaya, juga menyebabkan graviti dan berada di bawah pengaruh itu. Ini selaras dengan Teori Relativiti Umum Einstein, yang tetap merupakan kaedah terbaik untuk menggambarkan tingkah laku graviti. Menurut teori ini, graviti bukanlah kekuatan, tetapi akibat kelengkungan ruang-waktu yang disebabkan oleh pengagihan jisim / tenaga yang tidak rata.
Contoh kelengkungan ruang masa yang paling melampau adalah lubang hitam, dari mana tidak ada yang dapat melarikan diri. Lubang hitam biasanya merupakan produk bintang supermasif yang telah menjadi supernova, meninggalkan sisa kerdil putih yang mempunyai jisim begitu banyak, halaju pelariannya lebih besar daripada kelajuan cahaya. Peningkatan graviti juga mengakibatkan pelebaran masa graviti, di mana peredaran masa berlaku dengan lebih perlahan.
Walau bagaimanapun, untuk kebanyakan aplikasi, graviti dijelaskan dengan lebih baik oleh Newton’s Law of Universal Gravitation, yang menyatakan bahawa graviti wujud sebagai tarikan antara dua badan. Kekuatan daya tarikan ini dapat dikira secara matematik, di mana daya tarikan berkadar langsung dengan produk jisimnya dan berkadar sebaliknya dengan segiempat jarak di antara mereka.
Graviti Bumi:
Di Bumi, graviti memberi berat pada objek fizikal dan menyebabkan gelombang laut. Kekuatan graviti Bumi adalah hasil jisim dan ketumpatan planet - 5.97237 × 1024 kg (1.31668 × 1025 lbs) dan 5.514 g / cm3, masing-masing. Ini mengakibatkan Bumi mempunyai kekuatan graviti 9.8 m / s² dekat dengan permukaan (juga dikenali sebagai 1 g), yang secara semula jadi menurun semakin jauh dari permukaan.
Di samping itu, daya graviti di Bumi sebenarnya berubah bergantung pada tempat anda berdiri di atasnya. Sebab pertama adalah kerana Bumi berputar. Ini bermaksud bahawa graviti Bumi di khatulistiwa ialah 9.789 m / s2, sementara daya graviti di kutub adalah 9.832 m / s2. Dengan kata lain, anda lebih berat di kutub daripada yang anda lakukan di khatulistiwa kerana daya sentripetal ini, tetapi hanya sedikit lebih banyak.
Akhirnya, daya graviti boleh berubah bergantung pada apa yang ada di bawah Bumi di bawah anda. Kepekatan jisim yang lebih tinggi, seperti batu berketumpatan tinggi atau mineral dapat mengubah daya graviti yang anda rasakan. Tetapi tentu saja, jumlah ini terlalu sedikit untuk dilihat. Misi NASA telah memetakan medan graviti Bumi dengan ketepatan yang luar biasa, menunjukkan variasi kekuatannya, bergantung pada lokasi.
Graviti juga menurun dengan ketinggian, kerana anda lebih jauh dari pusat Bumi. Penurunan daya dari mendaki ke puncak gunung cukup minimum (0,28% kurang gravitasi di puncak Gunung Everest), tetapi jika anda cukup tinggi untuk mencapai Stesen Angkasa Antarabangsa (ISS), anda akan mengalami 90% kekuatan graviti yang anda akan rasakan di permukaan.
Walau bagaimanapun, kerana stesen ini dalam keadaan bebas (dan juga dalam ruang kosong) objek dan angkasawan di atas ISS mampu melayang di sekitar. Pada asasnya, kerana semua yang ada di stesen jatuh pada kadar yang sama menuju Bumi, mereka yang berada di ISS mempunyai perasaan tidak berat badan - walaupun mereka masih berat sekitar 90% dari apa yang mereka lakukan di permukaan Bumi.
Graviti bumi juga bertanggungjawab untuk planet kita yang mempunyai "kelajuan pelarian" 11.186 km / s (atau 6.951 mi / s). Pada dasarnya, ini bermaksud bahawa roket perlu mencapai kelajuan ini sebelum dapat berharap dapat melepaskan graviti Bumi dan mencapai ruang angkasa. Dan dengan kebanyakan pelancaran roket, sebahagian besar daya tuju mereka hanya dikhaskan untuk tugas ini sahaja.
Kerana perbezaan antara graviti Bumi dan daya graviti pada badan lain - seperti Bulan (1.62 m / s²; 0.1654g) dan Marikh (3,711 m / s²; 0,376 g) - saintis tidak pasti apa kesannya kepada angkasawan yang melakukan misi jangka panjang ke badan-badan ini.
Walaupun kajian menunjukkan bahawa misi jangka panjang dalam mikrograviti (iaitu di ISS) mempunyai kesan buruk terhadap kesihatan angkasawan (termasuk kehilangan kepadatan tulang, degenerasi otot, kerosakan organ dan penglihatan) tidak ada kajian yang dilakukan mengenai kesan persekitaran graviti rendah. Tetapi memandangkan banyak cadangan yang dibuat untuk kembali ke Bulan, dan "Perjalanan ke Marikh" yang dicadangkan oleh NASA, maklumat itu pasti akan datang!
Sebagai makhluk terestrial, kita manusia diberkati dan dikutuk oleh kekuatan graviti Bumi. Di satu pihak, ia menjadikan masuk ke ruang agak sukar dan mahal. Di sisi lain, ini memastikan kesihatan kita, kerana spesies kita adalah produk evolusi spesies berbilion tahun yang berlaku dalam 1 g persekitaran.
Sekiranya kita berharap dapat menjadi spesies yang benar-benar luar angkasa dan antarplanet, kita lebih baik mengetahui bagaimana kita akan menangani mikrograviti dan graviti bawah. Jika tidak, tidak ada antara kita yang mungkin akan berada di luar dunia dalam jangka masa yang lama!
Kami telah menulis banyak artikel mengenai Earth for Space Magazine. Di sinilah Berasalnya Graviti ?, Siapa yang Menemukan Graviti ?, Mengapa Bumi Bulat ?, Mengapa Matahari Tidak Mencuri Bulan ?, Bisakah Kita Membuat Graviti Buatan ?, dan "Potato Gravity Potato" Menunjukkan Variasi dalam Graviti Bumi .
Mahukan lebih banyak sumber di Bumi? Inilah pautan ke halaman Penerbangan Angkasa Manusia NASA, dan inilah Bumi Terlihat NASA.
Kami juga telah merakam episod Astronomi Cast tentang Bumi, sebagai sebahagian daripada lawatan kami melalui Sistem Suria - Episode 51: Bumi, dan Episode 318: Escape Velocity.
Sumber:
- Wikipedia - Graviti
- NASA: Tempat Angkasa - Apa itu Graviti Betul?
- NASA - Gravity Probe B: Misi Relativiti
